16V240ZJB型柴油机“水锤”的 危害分析及防控措施

谢晓虎 张磊

摘 要：内燃机车的原动力是柴油机，柴油机发生“水锤”将会造成严重的机械事故，严重时会造成柴油机报废，给机车安全运行带来严重影响。本文对引起16V240ZJB型柴油机“水锤”原因进行了介绍，结合实际案例对“水锤”造成的危害进行了分析，提出了预防“水锤”危害的防控措施。

关键词：内燃机车;柴油机;水锤;原因;危害;防控措施

一、“水锤”的基本概念

通常情况下，将柴油机处于开始运动或运动状态下，异常进入变化着的气缸容积内的液体受活塞上行运动压缩而传递压强，并破坏运动部件沿正常配气相位规律运动位移所造成的动力机械破损事故，称为液体锤击事故。

“水锤”是内燃机车柴油机在启机或机车运行中，当漏入燃烧室的水量达到一定程度时会发生。因水的不可压缩性产生巨大的冲击力作用在活塞顶和汽缸盖，会造成气缸盖碎裂、连杆弯曲等机械事故;同时也会造成机油乳化，给机车运行造成影响。

二、引起柴油机“水锤”的原因

在内燃机车运用及检修过程中，通常以下四种原因会导致水进入柴油机燃烧室;当水量达到一定数量时，伴随着机车乘务员或检修人员不当的操作，就有可能发生柴油机“水锤”。

1.气缸盖铸造缺陷、水腔裂漏，气门折断打坏汽缸盖水腔，水进入燃烧室。

2.气缸套铸造缺陷、穴蚀穿孔，水进入燃烧室。

3.中冷器冷却水管裂漏，水随增压后的空气进入稳压箱，经过进气支管进入燃烧室。

4.室外下雨，雨水经排烟管、增压器涡轮端、排气总管、支管进入燃烧室。

三、“水锤”实例

2020年3月8日，独石化铁路运输公司配属的一台DF4B型在用机车（9495号）柴油机（16V240ZJB型）发生“水锤”。当日，夜班接班后，乘务员检查完机车，按程序启动柴油机;按下启机按钮后，柴油机启动不起来。打开示功阀甩车，发现9缸有水喷出。检修人员检查发现9缸连杆弯曲，缸套有碎片掉落，柴油机发生“水锤”。经过分析判断，确认为9缸气缸盖水腔裂漏导致冷却水进入燃烧室，从而引发“水锤”。

四、“水锤”的危害

柴油机发生“水锤”后，会导致气缸内液体压强大于燃烧室组成部件的强度极限，通过材料弹性变形极限范围得不到释放，造成相关零部件发生塑性变形，导致锤击事故的形成，造成严重的机械破损。含有液体的部件破损后，液体无规律的大量泄漏，通过柴油机进、排气系统和气门重叠角，将其输入其余工作良好的气缸内，从而会造成多缸柴油机的重大机械破损。机械破损的后果如：气缸盖锤裂、气门弯曲或断裂、摇臂轴座断裂、活塞销变形、活塞销座断裂、连杆弯曲、气缸套严重拉伤及下边缘被弯曲的连杆打碎、主轴承和连杆轴承碾片、曲轴连杆径拉伤或断裂、机体主轴承孔变形或打坏机体、废气涡轮增压器被打坏、润滑油和冷却水报废等一系列严重后果，而使机车失去原动力。

五、防范控制措施

1.加强机车运用和检修人员防止柴油机水锤事故的技术教育，使他们熟悉水锤事故发生前的故障现象、产生原因和具体检查步骤，并要掌握有关应急处理的方法。

2.柴油机启动前，将打开空气稳压箱排污阀作为检车的必检项目，必须进行空气稳压箱积水状态检查，确认无误后方可启动，否则不准启机。

3.对于长时间停留、空气系统部件故障经过检修后的第一次启动、冷却水位异常下降原因不详的柴油机，首次启动前不仅要打开空气稳压箱的排污阀，而且必须要打开示功阀进行甩車检查，确认是否有积水后方可启动。

4.柴油机启动过程中，如若出现启动困难或者产生憋车的抖动状态，应立即停止启动行为，并要分别打开空气稳压箱排污阀、示功阀，进行各部件泄漏情况的检查，此时切不可盲目重复启动，更不准采用搬齿条拉杆的办法强迫启动柴油机。

5.运用中，发现水箱水位变化较大时，首先判断是内漏还是外漏，如外漏及时处理，如内漏必须停机。

6.停车时，检查柴油机发现各缸有水泄漏时，必须停机打开示功阀，盘车检查，不准用甩车的方法检查。

7.甩车过程中示功阀有水喷出时的判断。（1）甩车时左右两排各缸示功阀均有水喷出，原因应是中冷器漏或下大雨造成的。（2）甩车时只有1个或几个缸示功阀喷水，原因可能是汽缸盖裂损或汽缸盖穿漏造成的。（3）如果停机状态下机车受大雨淋后，甩车时左右两排各缸示功阀均有水喷出，甩完车后启机未见异常，可确认燃烧室内的水是由于大雨漏进的，水甩净后机车可正常运用。发现个别示功阀有水喷出时，在未判明原因前不得再启机。

8.柴油机启机后膨胀水箱水位出现异常时的判断。（1）水位不正常升高，是由于气缸工作后高压的燃气通过汽缸盖、汽缸套的裂纹窜入冷却水腔，使膨胀水箱水位上升。未发生水锤时，可逐个停缸观察膨胀水箱水位;如水位回落则表明该缸汽缸盖、汽缸套裂漏或穿孔，此时不再启机。（2）膨水箱水位有下降趋势，说明冷却水系统的水在流向燃烧室。如此时柴油机排气烟色也不正常，应分析为中冷器的水管裂漏。因中冷器水压大于增压空气压力，因此，启机后水泵的工作压力使冷却水经中冷器水管裂漏处进入空气腔内，随增压空气进入稳压箱、进气支管至气缸内，进入缸内的水达到一定量时，柴油机将会发生“水锤”。

六、结束语

综上所述，16V240ZJB型柴油机“水锤”是因某种原因导致大量的水进入柴油机燃烧室而引起的对柴油机危害较大的病害。通过对诸多“水锤”事故案例的分析可以看出，柴油机发生“水锤”有相当一部分原因是人为因素造成的。如果大家对防止“水锤”工作高度重视，防控措施落实到位，乘务及检修人员能充分掌握防止“水锤”发生的业务技能，将会对机车运用安全提供更有力的保障。

（作者单位：新疆独山子石化公司铁路运输公司）

参考文献：

[1]杨兆昆 .东风4型内燃机车乘务员.中国铁道出版社.

[2]铁道部大连机车车辆厂.东风4型内燃机车.

[3]陈纯北.内燃机车技术检查作业与故障处理.中国铁道出版社.